High-Temperature Gasification for Material Recycling of Municipal Plastic Wastes

Visste du at bare 9 % av all plast som noen gang er produsert har blitt resirkulert? I dag forblir den globale resirkuleringsgraden på bare 9 %, og selv i Norge, som er ledende innen resirkulering, er den bare 21 %. Det betyr at omtrent hver femte gjenstand vi kaster i plastgjenvinningsboksen får et nytt liv. Hvorfor er plastgjenvinningen så lav? Prosessen involverer fem hovedtrinn: samle, sortere, makulere, smelte og lage nye objekter. Sortering er avgjørende fordi den endelige plastgjenstanden blir en blanding av all plasten i systemet. Plastavfall må sorteres etter polymertype (f.eks. PE, PET, PP, …) og farger for å oppnå god kvalitet og spare produkter. Matemballasje av plast, mye brukt og en viktig bidragsyter til plastavfall, har ønskelige egenskaper som å bevare aroma, holde maten fersk og være motstandsdyktig mot slitasje og varme, etter behov, for eksempel i matbeholdere brukt i mikrobølgeovner. Ulike plasttyper er kombinert for å oppnå disse egenskapene, med noen emballasje som har opptil 12 lag med base, lim og diffusjonsbarrierer. Selv om lagdeling er avgjørende for emballasje, hindrer det resirkulering på grunn av manglende evne til å sortere disse lagene. En lovende løsning er høytemperaturgassifisering. Denne teknologien bryter raskt ned plast, ettersom varme splitter de lange polymerkjedene til små gassmolekyler. Den resulterende gassen kan brukes til å lage ny, høykvalitets plast av alle slag. Denne prosessen kan til og med integrere bioopprinnelige karbonmolekyler gjennom sambehandling av biomasse og avfall, og dermed lukke plastsløyfen og møte vår økende etterspørsel etter plast uten å være avhengig av fossile ressurser. HighRec-prosjektet har som mål å gjøre denne teknologien økonomisk gjennomførbar ved å forbedre vår forståelse av bruddprosessen og sammensetningen av den resulterende rågassblandingen. Nye funn implementeres i prosessprogramvare for å oppnå energimessige og økonomiske optimale forhold for hele prosessen.

Only 9% of plastic produced since 1950 has been recycled. Most discarded plastics (73%) end up in landfills or are littered, leading to a constant flow of plastic in our oceans. Food packaging is a major contributor to plastic waste due to its short lifespan. Once discarded, food packaging forms a mixed, soiled, and unsortable plastic waste faction that, as of today, is not recyclable. High-temperature gasification is a promising method for recycling these mixed wastes. By subjecting the plastics to temperatures of 800°C, the organic structure of the plastic is atomized. The resulting product gas can be reacted into new mono- and polymers of the same quality as fossil-based plastics. Pilot plants have already demonstrated the technical feasibility of high-temperature gasification for mixed plastics and plastics/biomass mixtures. Further, researchers highlight its potential to phase out fossil feedstock by substituting it with bio-originated carbon sources. The HighRecproject aims to accelerate the technical, industry-scale implementation of high-temperature gasification by enhancing the predictability of engineering models. The models are targeted to describe the impact of the continuously varying feedstock on the product gases and the process downstream, such as the base chemical production. The project aims to describe the thermal break-up under instant heating and the interaction of the various polymers in composite films. First, fundamental insights are gained through molecular dynamics simulation. In the second step, findings are transferred to engineering models through a reaction mechanism and feedstock-sensitive databases for direct use in process modeling. The three resulting objectives of the HighRec projects are: 1) characterizing the decomposition steps of polymers and composite materials, 2) translating the description into feedstock-sensitive reaction mechanisms, and 3) creating product species maps for plastic and biomass mixtures.